西北六省區(qū)農(nóng)田地膜殘留特征與關(guān)鍵影響因素

關(guān)鍵詞：農(nóng)田地膜殘留；影響因素；貢獻(xiàn)比例；西北六省區(qū)

我國(guó)2020年地膜使用量為135.7萬(wàn)t，覆蓋面積接近2000萬(wàn)hm2，是世界上地膜使用量及覆蓋面積最大的國(guó)家。伴隨著我國(guó)地膜覆蓋應(yīng)用的普及，全國(guó)糧食總產(chǎn)量多年保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，地膜覆蓋技術(shù)已經(jīng)成為確保我國(guó)糧食安全的重要農(nóng)藝措施。地膜覆蓋栽培技術(shù)具有良好的增溫保墑效果，合理進(jìn)行地膜覆蓋會(huì)使當(dāng)季土壤平均溫度升高8%、土壤水分提升17%，可以有效改善耕層土壤的水熱狀況；此外，地膜覆蓋還具有增加土壤微生物豐度、抑制雜草、增加作物積溫、促進(jìn)作物早熟等優(yōu)勢(shì)，可以幫助農(nóng)民增加25%-42%的作物平均產(chǎn)，對(duì)我國(guó)糧食的增產(chǎn)增收有巨大作用。

隨著農(nóng)用地膜的用量和覆膜年限的增加，加之長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)農(nóng)民的重使用、輕回收，地膜碎片大量殘留于耕層之中，其給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境帶來(lái)不良影響的同時(shí)，也為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展增加了隱患。王志超研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤中殘膜量的增加，壤土和沙壤土的飽和含水率、毛管含水率、田間持水率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且特征曲線趨于逐漸向沙土靠攏。于永剛的研究表明，土壤殘膜會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，改變土壤中水、鹽、肥的分布和運(yùn)移，阻礙作物根系生長(zhǎng)。張晉等對(duì)張掖綠洲玉米制種田研究發(fā)現(xiàn)，隨殘膜污染水平加重，土壤pH值上升、土壤有機(jī)質(zhì)和大量營(yíng)養(yǎng)元素下降趨勢(shì)明顯，土壤質(zhì)量不斷下降。祖米來(lái)提·吐?tīng)柛傻日J(rèn)為，隨著殘膜量的增加，土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量增加，從而降低了棉花植株氮素的吸收量，造成生物量下降、產(chǎn)量降低。董合干等研究發(fā)現(xiàn)殘膜可以降低土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和有效鉀的含量，殘膜含量達(dá)到2000kg·hm-2時(shí)，土壤中堿解氮、速效磷與無(wú)殘膜處理相比分別下降55.0%和60.3%。李元橋等的研究表明，隨著土壤中殘膜量的增加，苗期棉花和玉米的生長(zhǎng)出現(xiàn)了顯著的抑制現(xiàn)象，其根長(zhǎng)、根表面積以及根系活力、過(guò)氧化氫酶和過(guò)氧化物酶活性呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。此外，有研究表明殘膜在土壤中降解形成的微塑料可以進(jìn)入食物鏈并阻礙生物的正常生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖，也會(huì)積聚重金屬及有機(jī)污染物、影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的功能，同時(shí)其體積小、不易降解的特點(diǎn)還會(huì)全方位威脅農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康。

西北六省區(qū)是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，范圍涵蓋新疆、青海、甘肅、寧夏、陜西和內(nèi)蒙古，其土地總面積約364萬(wàn)km2，占我國(guó)國(guó)土總面積的34.8%，2021年西北六省地膜用量占全國(guó)地膜總投入的37.3%，覆膜面積達(dá)到全國(guó)總覆膜面積的42.8%。由于西北地區(qū)積溫較低、氣候干旱等因素，農(nóng)田地塊覆膜年限長(zhǎng)、地膜用量大，加之西北地區(qū)主要種植玉米、棉花、小麥、馬鈴薯等作物，覆膜比例高、面積大，西北六省區(qū)殘膜污染帶來(lái)的問(wèn)題愈發(fā)凸顯。據(jù)調(diào)查顯示，2020年內(nèi)蒙古農(nóng)田平均地膜殘留量為101.7kg·hm-2，新疆長(zhǎng)期種植的棉田地膜平均殘留量為200kg·hm-2，最高可達(dá)540kg·hm-2，遠(yuǎn)高于《農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定》（GB/T 25413-2010）中75kg·hm-2的標(biāo)準(zhǔn)。此外，影響農(nóng)田地膜殘留量的因素有很多，如覆膜年限、覆膜比例、覆膜作物類型、殘膜回收方式等均會(huì)不同程度地影響地膜殘留量。王學(xué)霞等對(duì)山東省花生種植區(qū)耕層土壤殘膜特征的研究發(fā)現(xiàn)，隨著覆膜年限的增加，耕層土壤中的殘膜含量和數(shù)量均呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。劉曉偉的研究結(jié)果表明，地膜的投入量是影響地膜殘留量的關(guān)鍵因素。劉瑩等發(fā)現(xiàn)安徽省種植馬鈴薯、保護(hù)地蔬菜和露地蔬菜的農(nóng)田普遍存在較為嚴(yán)重的殘膜污染。李潤(rùn)認(rèn)為北疆地區(qū)農(nóng)戶的受教育程度影響著其對(duì)地膜回收的認(rèn)知，農(nóng)戶年齡與其回收地膜積極性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

目前，關(guān)于西北六省地膜殘留特征的整體研究尚少，同時(shí)，由于近年持續(xù)實(shí)施地膜回收政策，亟需對(duì)西北六省農(nóng)田地膜殘留狀況逐年跟蹤分析，并需要進(jìn)一步了解該地區(qū)農(nóng)田地膜殘留特征與關(guān)鍵影響因素。因此，本研究以西北六省典型覆膜區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)該地區(qū)農(nóng)田地膜殘留狀況進(jìn)行取樣調(diào)查和問(wèn)卷調(diào)查，以探明西北六省2020-2022年的農(nóng)田地膜殘留特征及關(guān)鍵影響因素，以期為西北地區(qū)地膜殘留污染防治提供決策依據(jù)，助力推進(jìn)西北地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

西北六省地區(qū)范圍涵蓋陜西省、甘肅省、青海省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、寧夏回族自治區(qū)和新疆維吾爾自治區(qū)，地理位置介于北緯31°42'-53°23'，東經(jīng)126°04'～73°40'之間，縱跨緯度21°41'，橫跨經(jīng)度52°24'，其土地總面積約364萬(wàn)km2，占我國(guó)國(guó)土總面積的34.8%。主要土壤類型包括黑土、黑鈣土、栗鈣土、棕鈣土、灰漠土、棕漠土等，土壤質(zhì)地多樣且差異大。主要覆膜作物類型豐富，包括棉花、玉米、小麥、花生、向日葵、露地蔬菜等。

1.2研究方法

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：通過(guò)查閱國(guó)家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司主編出版的《2023年中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》，獲取1993-2021年間西北六省地膜覆蓋面積及其全國(guó)占比、地膜使用量及其全國(guó)占比的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

定點(diǎn)監(jiān)測(cè)：2020-2022年西北六省地膜殘留定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)涵蓋六省49個(gè)地市102個(gè)縣區(qū)，共計(jì)160個(gè)典型采樣點(diǎn)。在調(diào)查區(qū)域內(nèi)選取主要覆膜作物，同時(shí)根據(jù)覆膜面積選取有代表性的樣點(diǎn)進(jìn)行取樣（表1）。

地膜樣品采集與處理：每個(gè)樣方呈邊長(zhǎng)為Im的矩形，使用鐵鍬挖取樣方范圍內(nèi)0-30cm耕層全部土壤，篩取殘膜。去除殘膜上的泥土后清洗并利用超聲波清洗儀進(jìn)一步除雜，用吸水紙吸去表層水分，待晾干稱量。

問(wèn)卷調(diào)查：選取采樣點(diǎn)所屬的農(nóng)戶或合作社，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)卷調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括農(nóng)戶或合作社主要種植作物與種植面積、地塊與住處間距離、土壤質(zhì)地、灌溉方式，以及地膜標(biāo)識(shí)規(guī)格、農(nóng)田覆膜年限、覆膜方式、殘膜回收方式與去向等。2020-2022年共發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷482份，回收有效調(diào)查問(wèn)卷共480份。其中2020年回收有效調(diào)查問(wèn)卷160份，2021年回收有效調(diào)查問(wèn)卷160份，2022年回收有效調(diào)查問(wèn)卷160份。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2022進(jìn)行處理，采用SPSS 26軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)間差異顯著性分析，并用Origin 2021繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1西北六省區(qū)近30年覆膜面積及地膜用量

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司主編出版的《2023年中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》，1993-2021年間，西北六省區(qū)地膜覆蓋面積及其全國(guó)占比、地膜使用量及其全國(guó)占比分別如圖1和圖2所示。由圖1可知，近30年來(lái)西北六省地膜覆蓋面積呈現(xiàn)顯著遞增的特征，由1993年的113.65萬(wàn)hm2增加至2021年的740.02萬(wàn)hm2，線性增長(zhǎng)率為24.45萬(wàn)hm2·a-1，覆蓋面積增長(zhǎng)量為551.14%。其全國(guó)占比在2004年后逐年增加，2020、2021年時(shí)西北六省覆膜面積超過(guò)全國(guó)總覆蓋面積的40%。近30年間，隨著西北六省地膜覆蓋面積的增加，地膜使用量同樣呈現(xiàn)顯著遞增的特征，由1993年的7.72萬(wàn)t增加至2021年的49.29萬(wàn)t，線性增長(zhǎng)率為1.55萬(wàn)t·a-1。1993-2021年間西北六省地膜使用量增長(zhǎng)超過(guò)538%，2020年之后全區(qū)地膜使用量占比超過(guò)全國(guó)總使用量的35%。2021年西北六省地膜覆蓋面積為740.02萬(wàn)hm2，地膜使用量為49.29萬(wàn)t，分別占全國(guó)的42.82%和37.34%，均為近30年最高值。平均覆膜面積及年平均用量由高到低為新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西、寧夏和青海，年平均覆膜面積分別為214.2萬(wàn)、89.8萬(wàn)、78.5萬(wàn)、39.2萬(wàn)、12.4萬(wàn)、3.0萬(wàn)hm2，年平均地膜用量分別為13.9萬(wàn)、6.8萬(wàn)、4.3萬(wàn)、1.8萬(wàn)、0.6萬(wàn)、0.2萬(wàn)t。

2.2西北六省區(qū)2020-2022年地膜殘留量

2020-2022年西北六省區(qū)160個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)480組地膜殘留量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖3所示。西北六省2020-2022年各監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留量為0.70-369.29kg·hm-2，平均殘膜量為70.30kg·hm-2。根據(jù)《農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定》（GB/T 25413-2010），西北六省區(qū)480組監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)中地膜殘留量超出標(biāo)準(zhǔn)限值75kg·hm-2的數(shù)據(jù)共175組，占比36.46%。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留情況嚴(yán)重程度按照省份從大到小排序?yàn)閮?nèi)蒙古、新疆、陜西、甘肅、青海、寧夏，監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留量超過(guò)國(guó)標(biāo)限值（75kg·hm-2）的占比分別為62.22%、47.78%、31.67%、11.11%、6.67%、6.67%，監(jiān)測(cè)點(diǎn)地塊主要覆膜作物為棉花、玉米、露地蔬菜，以及少部分向日葵。地膜殘留量超過(guò)150kg·hm-2的監(jiān)測(cè)點(diǎn)共50個(gè)，其中地處新疆的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量最多，為25個(gè)，其余依次為內(nèi)蒙古18個(gè)、甘肅4個(gè)、陜西3個(gè)，青海和寧夏0個(gè)。值得一提的是，地膜殘留量最大和最小值均來(lái)自新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)，分別為2020年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師137團(tuán)5連監(jiān)測(cè)點(diǎn)（369.29kg·hm-2）和2021年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第四師66團(tuán)13連（0.70kg·hm-2）。

2020-2022年間西北六省各地區(qū)的地膜殘留平均值差異較大，且不同省份之間差異顯著（Plt;0.05），其中內(nèi)蒙古地區(qū)地膜殘留量最高，為103.95kg·hm-2，其次為新疆地區(qū)（86.79kg·hm-2），兩地監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留量顯著高于其他地區(qū)（Plt;0.05）。其他4個(gè)省的3年平均值按照降序排列依次為陜西59.27kg·hm-2、青海43.65kg·hm-2、甘肅33.43kg·hm-2、寧夏29.75kg·hm-2。對(duì)比6個(gè)省份2020-2022年單年地膜殘留量均值，殘留量連年下降的省份為新疆、陜西，先增后降的省份為內(nèi)蒙古、甘肅，只有青海和寧夏在2021-2022年間監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留量均值出現(xiàn)小幅度增加。

2.3農(nóng)田地膜殘留影響因素分析

2.3.1覆膜年限

根據(jù)西北六省480個(gè)農(nóng)田地膜監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，覆膜年限（n）區(qū)間可分為nlt;5、5≤nlt;10、10≤nlt;20、20≤nlt;30、n≥30a5個(gè)區(qū)間，5個(gè)區(qū)間的樣本數(shù)分別為30、76、191、134、49個(gè)，平均地膜殘留量分別為98.02、39.83、81.73、73.79、47.51kg·hm-2（圖4）。單因素方差分析結(jié)果表明，西北六省區(qū)農(nóng)田地膜殘留量受覆膜年限影響差異顯著（Plt;0.05）。相同覆膜年限的地膜殘留量均值隨覆膜年限變化的曲線如圖4所示，擬合曲線調(diào)整后R2為0.4711，其95%置信帶和95%預(yù)測(cè)帶均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，表明覆膜年限越長(zhǎng)，農(nóng)田中地膜殘留量越高。

2.3.2覆膜比例和作物類型

根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查，西北六省區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田種植作物主要包括玉米、棉花、露地蔬菜、瓜類、馬鈴薯、藥材、油菜和番茄等，樣本量占比分別為43.96%、23.13%、10.00%、3.54%、3.13%、1.46%、1.25%和1.04%。其中種植玉米的地塊地膜殘留量為1.34-294.47kg·hm-2，新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、陜西均有分布；棉花地塊為9.40-369.29kg·hm-2，新疆的占比超過(guò)98%;露地蔬菜為1.82-231.09kg·hm-2，主要分布于內(nèi)蒙古和寧夏。如表2所示，農(nóng)田地膜覆膜比例按照x≤50%、50%≤70%、70%90%劃分為4個(gè)區(qū)間，其中x≤50%的作物主要由玉米、露地蔬菜、小麥、油菜、向日葵和瓜類組成，50%90%的覆膜作物主要是玉米、棉花、露地蔬菜、小麥、藥材、馬鈴薯、向日葵、甜菜、番茄和瓜類等。單因素方差分析結(jié)果顯示，地膜殘留量受覆膜比例影響極顯著（Plt;0.01），塔姆黑尼比較結(jié)果顯示x≤50%與50%x≤70%、70%90%存在顯著差異（Plt;0.05）。50%

2.3.3地膜厚度和回收方式

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，西北六省區(qū)覆膜類型可以依據(jù)地膜標(biāo)識(shí)厚度劃分為lt;0.01、0.01、gt;0.01 mm和不覆膜（圖5），樣本量占比分別為28.96%、62.50%、5.63%、2.91%。其中以厚度lt;0.01mm的覆膜地塊平均地膜殘留量最高，為90.57kg·hm-2；其次是使用量最高的0.01mm覆膜地塊，平均地膜殘留量為65.30kg·hm-2；覆膜厚度gt;0.01mm和不覆膜的地塊殘膜量較少，分別為35.78kg·hm-2和42.69kg·hm-2。根據(jù)單因素方差分析結(jié)果，農(nóng)田覆膜的地膜厚度對(duì)地膜殘留量有極顯著影響（Plt;0.01）。不同厚度的地膜相應(yīng)的殘留量有顯著差異（Plt;0.05），且標(biāo)識(shí)厚度越大，地膜殘留量越低，覆膜厚度lt;0.01mm的地膜殘留量是gt;0.01mm的2.94倍。

西北六省區(qū)2020-2022年間農(nóng)田地膜回收方式主要分為人工撿拾、機(jī)械回收、復(fù)合（機(jī)械一人工）回收（圖5），樣本占比分別為34.17%、33.54%、21.88%，各回收方式對(duì)應(yīng)的地膜殘留均值分別為44.67、90.76、78.20kg·hm-2；此外還有10.41%的農(nóng)田不回收地膜，地膜殘留量均值為71.91kg·hm-2。根據(jù)單因素方差分析結(jié)果，不同地膜回收方式對(duì)農(nóng)田地膜殘留量影響極顯著（Plt;0.01）。其中，機(jī)械回收與復(fù)合（機(jī)械一人工）回收方式的農(nóng)田地膜殘留量沒(méi)有顯著差異（Pgt;0.05），人工撿拾與其余3種回收方式差異顯著（Plt;0.05）。4種回收方式中，以人工撿拾的回收方式效果最佳，機(jī)械回收、復(fù)合回收、不回收的地膜殘留量分別是人工撿拾的2.03、1.61、1.75倍。

2.3.4種植戶類型及其距村莊距離

如圖6所示，西北六省區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的種植戶以普通農(nóng)戶為主，480組監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)中有363組屬于普通農(nóng)戶類型，樣本量占比75.63%；農(nóng)民合作社和大戶相對(duì)較少，分別有51組和66組，占比10.82%和13.75%。根據(jù)單因素方差分析結(jié)果，不同種植戶類型對(duì)農(nóng)田地膜殘留量有顯著影響（Plt;0.05）。普通農(nóng)戶、農(nóng)民合作社和大戶的地膜殘留量均值分別為68.42、59.29、98.17kg·hm-2，其中大戶的地膜殘留量均值顯著高于普通農(nóng)戶和農(nóng)民合作社（Plt;0.05），分別是其殘留量的1.43倍和1.66倍。

將監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田距村莊的距離（d）劃分為dlt;1、1≤dlt;2、2≤dlt;3、d≥3 km，4個(gè)分組樣本量分別為122、222、58、78個(gè)，對(duì)應(yīng)的地膜殘留量均值分別為58.37、78.26、72.40、64.74kg·hm-2。單因素方差分析結(jié)果表明，農(nóng)田地膜殘留量受其距村莊的距離影響極顯著（Plt;0.01）。

2.3.5土壤類型

480個(gè)地膜殘留監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田主要覆蓋壤土、砂土、黏土3種類型土壤（圖7），樣本量分別為211、147、122個(gè)．地膜殘留均值分別為68.47、81.31、60.21 kg·hm-2。其中壤土地塊地膜殘留量范圍為1.34-369.29kg·hm-2，砂土為2.48-294.47kg·hm-2，黏土為1.94-272.62kg·hm-2。根據(jù)單因素方差分析結(jié)果，不同土壤類型對(duì)地膜殘留量在數(shù)值上影響極顯著（Plt;0.01），砂土的地膜殘留量顯著高于黏土（Plt;0.05），砂土的平均地膜殘留量是黏土的1.35倍。

2.4農(nóng)田地膜殘留影響因素貢獻(xiàn)分析

根據(jù)西北六省480個(gè)農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，借助SPSS軟件的森林機(jī)器回歸學(xué)習(xí)算法分析了地膜厚度、回收方式、覆膜年限、主要覆膜作物、覆膜比例、距村莊距離、土壤類型和種植戶類型對(duì)農(nóng)田地膜殘留量的綜合影響貢獻(xiàn)（圖8）。分析結(jié)果表明：回收方式對(duì)地膜殘留量影響最大，為30.8%；其次為作物類型、覆膜比例、覆膜年限，貢獻(xiàn)度分別為15 .2%、13.8%、10.8%；種植戶類型、地塊與村莊距離、土壤類型、地膜標(biāo)識(shí)厚度對(duì)農(nóng)田地膜殘留量的貢獻(xiàn)度均不足10%。

3討論

3.1西北六省區(qū)農(nóng)田殘膜分布特征

西北六省區(qū)是我國(guó)農(nóng)業(yè)的重要產(chǎn)區(qū)，1993-2021年間，西北六省區(qū)地膜覆蓋面積由113.65萬(wàn)hm2增加至740.02萬(wàn)hm2，年地膜用量也由7.72萬(wàn)t增加至49.29萬(wàn)t，增長(zhǎng)量超過(guò)538%，地膜污染對(duì)環(huán)境的影響也愈發(fā)嚴(yán)重。本研究通過(guò)對(duì)西北六省區(qū)160個(gè)農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)點(diǎn)連續(xù)3a的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)殘膜量介于0.46-369.29kg·hm-2之間，平均殘膜量為70.30kg·hm-2，處于接近《農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定》（GB/T 25413-2010）的75kg·hm-2標(biāo)準(zhǔn)的水平；36.46%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田地膜殘留量超過(guò)75kg·hm-2，殘膜污染水平比較嚴(yán)重；有10.42%的監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田地膜殘留量超過(guò)150kg·hm-2，這些農(nóng)田主要分布在新疆、內(nèi)蒙古地區(qū)，地膜污染非常嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，西北六省區(qū)的農(nóng)田地膜殘留量明顯高于東北、華北、華中、華東地區(qū)。本研究區(qū)域主要種植作物類型為玉米、棉花、露地蔬菜、馬鈴薯、向日葵等，分析結(jié)果表明，西北六省區(qū)玉米和棉花的地膜殘留量較高。這可能是因?yàn)槲鞅绷^(qū)玉米和棉花是主要種植作物，且新疆地區(qū)棉花種植年限長(zhǎng)，地膜使用量大、覆蓋面積廣，以及農(nóng)戶受教育程度偏低、回收意識(shí)差等因素導(dǎo)致。此外，西北六省區(qū)積溫較低，使得該區(qū)域農(nóng)戶種植露地蔬菜、馬鈴薯等作物時(shí)大量覆膜，這也在一定程度上增加了西北六省區(qū)的農(nóng)田地膜殘留量及殘膜累積。

3.2西北六省區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留的影響因素

眾多學(xué)者的研究結(jié)果表明，地膜厚度及覆膜年限、回收方式、作物類型等因素均會(huì)對(duì)農(nóng)田地膜殘留量產(chǎn)生影響。本研究通過(guò)SPSS軟件的隨機(jī)森林回歸機(jī)器學(xué)習(xí)算法得出的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各因素按照對(duì)農(nóng)田地膜殘留量的綜合影響貢獻(xiàn)由大到小排序依次為回收方式、作物類型、覆膜比例、覆膜年限、種植戶類型、地塊與村莊距離、土壤類型、地膜標(biāo)識(shí)厚度。研究結(jié)果表明，回收地膜的方式是影響地膜殘留量高低的一個(gè)重要因素，西北六省區(qū)地膜回收方式主要為人工撿拾、機(jī)械回收、復(fù)合（機(jī)械一人工）回收，部分農(nóng)田附近沒(méi)有設(shè)置地膜回收網(wǎng)點(diǎn)，因此存在部分農(nóng)民不回收地膜的現(xiàn)象。人工撿拾回收地膜的地塊相比不回收地塊的平均地膜殘留量減少了42.88%，不同回收方式顯著影響各監(jiān)測(cè)點(diǎn)地塊農(nóng)田地膜殘留量（Plt;0.05）。不回收的地膜殘留量低于機(jī)械回收，這可能是由于西北六省區(qū)不回收地塊的覆膜比例低于機(jī)械回收地塊，且不回收地塊主要種植玉米，機(jī)械回收地塊主要種植棉花、露地蔬菜等原因所導(dǎo)致。整體來(lái)看，西北六省區(qū)機(jī)械化地膜回收占比較低，不回收地膜農(nóng)田中樣本數(shù)占比為10.42%，即使是人工撿拾的農(nóng)田也有大量超過(guò)75kg·hm-2標(biāo)準(zhǔn)的地膜殘留地塊，這可能是由于西北六省區(qū)農(nóng)民地膜回收意識(shí)差、部分農(nóng)民回收過(guò)程存在敷衍，也可能是超薄膜的使用增加了地膜回收的難度和殘留污染程度所導(dǎo)致。不同類型的作物其覆膜比例及覆膜量存在一定差異，使得西北六省區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留量受覆膜比例影響極顯著（Plt;0.01），玉米、棉花、露地蔬菜等覆膜比例超過(guò)90%的作物地膜殘留量顯著高于其他覆膜作物（Plt;0.05）。這與周明冬等的研究結(jié)果相似，覆膜0-10a的棉田殘膜密度分別為玉米和加工番茄田的1.61、1.64倍；在覆膜10-20a時(shí)，3種作物農(nóng)田殘膜密度均呈顯著性差異，表現(xiàn)為玉米田gt;棉田gt;加工番茄田。隨著覆膜年限的增加，西北六省區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田地膜殘留量存在顯著增加的趨勢(shì)。這與尹少媛等的研究結(jié)果較為相似，土壤殘膜主要集中在0-10cm土層中，且表現(xiàn)為隨覆膜年限增加，0-10cm土層中的殘膜含量比例減少，10-30cm土層的殘膜含量比例增加。本研究中5a≤nlt;10a的監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜平均殘留量顯著低于其余4個(gè)年限區(qū)間，可能是由于西北六省區(qū)部分覆膜年限較長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)地膜殘留量過(guò)高所導(dǎo)致。西北六省區(qū)大戶的地膜殘留量均值顯著高于普通農(nóng)戶和農(nóng)民合作社（Plt;0.05），可能的原因是種植面積對(duì)地膜回收方式有顯著正向影響，規(guī)?；N植可以增加地膜機(jī)械回收占比，顯著影響農(nóng)田地膜殘留量。本研究中農(nóng)田地膜殘留量受其距村莊的距離影響極顯著（Plt;0.01），在距離小于2km時(shí)表現(xiàn)出殘膜量隨距離增加而上升的趨勢(shì)，這可能是由于距離村莊遠(yuǎn)會(huì)對(duì)農(nóng)戶回收廢舊地膜的意愿產(chǎn)生顯著的負(fù)向影響。將西北六省區(qū)土壤類型劃分為壤土、砂土、黏土，發(fā)現(xiàn)不同土壤類型對(duì)地膜殘留量在數(shù)值上的影響極顯著（Plt;0.01），砂土的地膜殘留量顯著高于黏土（Plt;0.05）。與之相反，王金玲等在內(nèi)蒙古地區(qū)的研究結(jié)果表明．農(nóng)田地膜殘留量隨壤土、沙土、黏土變化顯著增加（Plt;0.05），且呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）。這可能是西北六省區(qū)的砂土占比遠(yuǎn)高于內(nèi)蒙古地區(qū)、西北六省區(qū)砂土地塊覆膜量較大等原因所導(dǎo)致。在周明冬等對(duì)不同厚度地膜覆蓋棉花的研究中，0.010mm和0.012mm厚度地膜對(duì)比0.006mm厚度地膜，可以使農(nóng)田的地膜殘留量分別降低60.4%和54.6%。與之相似，西北六省區(qū)農(nóng)田地膜監(jiān)測(cè)點(diǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，地膜標(biāo)識(shí)厚度越大殘留量越低，且覆膜厚度lt;0.01mm的地膜殘留量是gt;0.01mm的2.94倍。

3.3西北六省區(qū)地膜殘留污染的防治

西北六省區(qū)農(nóng)田地膜殘留狀況差異較大，以新疆和內(nèi)蒙古最為嚴(yán)重，陜西、青海、甘肅和寧夏地區(qū)次之，需要因地制宜地加強(qiáng)地膜殘留污染的防治力度、改良防治方案。從農(nóng)藝及農(nóng)機(jī)防治角度來(lái)看，可以針對(duì)西北六省不同區(qū)域開(kāi)展不同作物的無(wú)膜種植技術(shù)研究，如玉米和小麥的無(wú)膜覆蓋種植、棉花的適時(shí)揭膜技術(shù)等；同時(shí)，需要加大殘膜回收機(jī)械的相關(guān)科研力度和投入，研發(fā)可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)的殘膜回收機(jī)械，克服邊膜、根膜、耕層殘膜回收分離等。關(guān)于農(nóng)民方面，建議在地膜殘留量高的地區(qū)增加有關(guān)地膜殘留危害的宣傳培訓(xùn)，讓農(nóng)民更加重視正規(guī)地膜的使用，提高其地膜回收積極性。從地膜使用角度來(lái)看，需加快耐候性及高強(qiáng)度地膜推廣與示范，持續(xù)改進(jìn)地膜殘留污染防控技術(shù)，使用生物降解地膜替代、改進(jìn)一膜兩（多）用方式、增加機(jī)械化地膜回收等方式降低地膜殘留污染危害等。此外，從政府角度出發(fā)，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)強(qiáng)化對(duì)農(nóng)膜厚度標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力度、減少廉價(jià)超薄膜的生產(chǎn)，充分考慮農(nóng)戶利益，從農(nóng)戶角度出發(fā)來(lái)改進(jìn)殘膜回收相關(guān)政策、完善地膜回收置換方案、增加集約經(jīng)營(yíng)種植戶購(gòu)買地膜回收機(jī)械的補(bǔ)貼等；因地制宜、綜合創(chuàng)新農(nóng)膜獎(jiǎng)懲機(jī)制、完善對(duì)回收加工行業(yè)的扶持政策，激勵(lì)農(nóng)戶和企業(yè)協(xié)同努力回收殘膜。

4結(jié)論

（1）1993-2021年間，西北六省區(qū)地膜覆蓋面積由113.65萬(wàn)hm2增加至740.02萬(wàn)hm2，年地膜用量由7.72萬(wàn)t增加至49.29萬(wàn)t，增長(zhǎng)量超過(guò)538%，覆膜量及覆膜面積增長(zhǎng)極大。

（2）2020-2022年西北六省區(qū)160個(gè)農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)點(diǎn)的農(nóng)田地膜殘留量介于0.46-369.29kg·hm-2之間，平均殘膜量為70.30kg·hm-2，處于接近國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值75kg·hm-2的水平。不同省份之間殘膜量差異顯著（Plt;0.05），殘膜污染較嚴(yán)重的農(nóng)田主要分布在新疆和內(nèi)蒙古，陜西、青海、甘肅和寧夏地區(qū)殘膜污染較輕。

（3）西北六省區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田地膜殘留量與覆膜年限呈顯著正相關(guān)關(guān)系，地膜厚度越大殘膜量越少，在不同作物類型及覆膜比例條件下殘膜量差異顯著，且受不同回收方式、不同種植戶類型、地塊距村莊的距離、不同土壤類型影響顯著。

（4）西北六省區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)田地膜殘留量的各影響因素中，貢獻(xiàn)度超過(guò)10%的因素按照降序依次為地膜回收方式、作物類型、覆膜比例、覆膜年限，貢獻(xiàn)度分別為30.8%、15.2%、13.8%、10.8%；種植戶類型、地塊距村莊距離、土壤類型、地膜標(biāo)識(shí)厚度對(duì)農(nóng)田地膜殘留量的貢獻(xiàn)度較小，均不足10%。